CN114888716B

CN114888716B - 一种聚氨酯抛光垫的抛光层及其应用

Info

Publication number: CN114888716B
Application number: CN202210551238.8A
Authority: CN
Inventors: 王杰; 袁黎光; 吴泽佳; 楚慧颖; 肖亮锋; 石鑫; 杨小牛
Original assignee: Huangpu Institute of Materials
Current assignee: Huangpu Institute of Materials
Priority date: 2022-05-20
Filing date: 2022-05-20
Publication date: 2023-05-09
Anticipated expiration: 2042-05-20
Also published as: CN114888716A

Abstract

本发明公开了一种聚氨酯抛光垫的抛光层及其应用，通过包括异氰酸酯预聚物、扩链剂和添加剂的原料反应制得，所述异氰酸酯预聚物是由异氰酸酯、大分子多元醇、小分子二醇反应所得的NCO含量为6wt％‑10wt％的预聚物，所述添加剂包括中空聚合物微球；所述小分子二醇由二胺与环状碳酸酯反应所得；制得抛光层在化学机械抛光垫中的应用，具有如下优点：①所生产聚氨酯抛物垫抛光层有较低的软段玻璃化转变温度，模量变化平稳，使得在抛光过程中抛光速率更稳定；②抛光层的损耗因子较低，从而将使抛光过程内生热少，引起的温度变化更低，抛光时应力滞后更少。③抛光层的密度更均匀，因而将使抛光过程的抛光行为会更稳定，缺陷更少。

Description

一种聚氨酯抛光垫的抛光层及其应用

技术领域

本发明设计用于对半导体基材、磁性基材、光学基材等基材进行化学机械抛光的抛光垫抛光层及其制备方法。

背景技术

化学机械抛光(CMP)技术是半导体先进制程中必要的表面平坦化技术，也是目前唯一的全局平坦化技术。CMP技术最初只是应用于金属互连的表面平坦化，但随着半导体制程半径缩小，金属互联层数增加、厚度减少，半导体制程对加工的精度要求也逐步增高，要求基材表面平整度达到纳米级，此时CMP技术变得愈发重要；同时更精细的器件结构、更低强度的低k介电材料的使用也对CMP过程提出了更高的要求。

在常规CMP技术过程中，基材固定于抛光头与抛光垫之间，并被抛光头施予一定的压力。抛光时基材与抛光垫间有不间断的抛光液流动，抛光头与抛光盘分别以某一速度旋转，进而使抛光垫通过裹挟抛光液与基材相互作用。基材在化学与机械共同作用下，获得高平整度的抛光平面。在CMP过程中，抛光垫主要起机械作用，负责裹挟、运输抛光液，因此会显著影响CMP过程的抛光速率及缺陷；而由于抛光过程中抛光垫存在不可避免的温度变化、表面形貌改变，进一步影响抛光行为的稳定性，造成前后不一致的抛光行为，导致过抛或抛光不足等问题的出现。因此如何保证抛光垫在抛光过程性能的稳定，是CMP抛光垫研发过程值得关注的问题。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷，提供一种化学机械抛光垫的抛光层。

本发明的技术方案具体如下：

一种化学机械抛光垫的抛光层，通过包括异氰酸酯预聚物、扩链剂和添加剂的原料反应制得，所述异氰酸酯预聚物是由异氰酸酯、大分子多元醇、小分子二醇反应所得的NCO含量为6wt％-10wt％的预聚物，所述小分子二醇由二胺与环状碳酸酯反应所得；所述添加剂包括中空聚合物微球；此外，可以根据需要选择催化剂、发泡剂、稳定剂、抗氧剂、染料、防静电剂、表面活性剂等其它添加剂。

优选地，所述小分子二醇的结构式为：

其中R₁是与氨基甲酸酯基以饱和碳原子相连的碳原子数4～15的烷基或芳香基；R₂是碳原子数2～15的烷基或芳香基，或下列通式醚基：

其中x是1～6中任意的数，y是1～4中任意的数。

优选地，所述二胺为芳香二胺或脂肪族二胺，包括异佛尔酮二胺(IPDA)、六亚甲基二胺(HDA)、五亚甲基二胺(PDA)、四亚甲基二胺(DBA)、二环己基甲烷二胺(HMDA)、1，4-环己烷二胺(CHDA)、三甲基-1，6-六亚甲基二胺(TMDA)、四甲基间苯二亚甲基二胺(TMXDA)、降冰片烷二胺(NBDA)、二甲基联苯二胺(TODA)、甲基环己烷二胺(HTDA)、间苯二亚甲基二胺(XDA)、1，3-环己烷二亚甲基二胺(HXDA)中的一种或多种。

优选地，所述环状碳酸酯的具有以下结构式：

其中R₃是碳原子数2～15的烷基或芳香基，或下列通式醚基：

其中x是1～6中任意的数，y是1～4中任意的数。

该环状碳酸酯可以市售化学品，也可以由二羟基小分子经反应合成。优选地，二羟基小分子是乙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-丙二醇、一缩二乙二醇、二缩三乙二醇、一缩丙二醇，更优选地，二羟基小分子是一缩二乙二醇、二缩三乙二醇。

抛光层生产中，一般需要加入一定量的小分子二醇，以减少预聚物中游离的二异氰酸酯。同时小分子二醇一般相较扩链剂分子量更低，其形成的硬段结构更紧凑、规整。在这其中，含有醚键的小分子二醇，具有更好的分子柔顺性和极性，更利于规整硬段结构的形成，因此其形成聚氨酯动态力学性能更佳。

发明人发现，抛光垫生产中使用本发明合成的小分子二醇替代现有的小分子二醇，可以使产品具有更好的动态力学性能。这是由于本发明小分子二醇含有两个氨基甲酸酯基团，可以直接替换常规聚氨酯抛光垫中的部分小分子二醇与二异氰酸酯。该小分子也可由两个二羟基小分子与一个二异氰酸酯反应生成，然而由于二羟基小分子与二异氰酸酯反应过程不可控，即使是物质的量之比为2：1的二羟基小分子与二异氰酸酯反应，也会得到多种二醇小分子混合物，因此本发明通过小分子二醇合成环碳酸酯，并利用环碳酸酯与二胺反应，合成结构唯一且可控的小分子二醇。使用该小分子二醇合成的聚氨酯与常规原料合成的聚氨酯在化学成分上完全一致，但拥有更加紧凑的硬段结构，更规整的链段和更强的微相分离，因此拥有更低的软段玻璃化转变温度、更低的损耗因子，使得合成的抛光层抛光时产生更少内生热，减少温度变化对抛光性能影响，同时拥有随温度变化更少、更稳定的模量。且由于该小分子二醇可以在预聚物合成时，减少部分二异氰酸酯的加入，因此可以增加反应均匀性，减少反应放热，使得预聚反应更好控制，使预聚物生产的抛光层更均匀。

优选地，所述异氰酸酯预聚物：扩链剂：添加剂的质量比为100：10-40：0.5-5；其中，异氰酸酯预聚物的原料配比为：二异氰酸酯30wt％-60wt％，多元醇30wt％-60wt％以及小分子二醇5wt％-15wt％；所述wt％是以异氰酸酯预聚物的总重量为整体。

优选地，所述异氰酸酯预聚物的原料配比为：二异氰酸酯30wt％-50wt％，多元醇40wt％-60wt％以及小分子二醇5wt％-10wt％。

优选地，所述的二异氰酸酯是脂肪族二异氰酸酯和芳香族二异氰酸酯按质量比100：5-40的混合物。

优选地，所述芳香族二异氰酸酯为TDI、MDI、XDI、NDI、PPDI、TMXDI、TODI、DMMDI、中的一种或多种；所述脂环族二异氰酸酯为HMDI、IPDI、HXDI、CHDI、NBDI、HDI、PDI、TMDI、HTDI、中的一种或多种。

优选地，所述脂肪族二异氰酸酯和芳香族二异氰酸酯的质量比为100：5-35；所述芳香族二异氰酸酯为TDI、MDI或XDI，所述脂环族二异氰酸酯为HMDI、CHDI、HXDI中的一种或多种的混合物。

芳香族二异氰酸酯相比脂环族二异氰酸酯可以赋予聚氨酯材料更高的强度、硬度、模量、耐磨性，体现在抛光垫抛光层中即更高的抛光速率和更长的使用寿命等，因此芳香族二异氰酸酯是理想的选择，在这其中TDI与XDI又拥有适宜的反应活性、室温呈液态且扩链反应较温和。但在实际生产中，芳香族二异氰酸酯过高的反应活性，容易导致浇注窗口短、反应放热严重等问题，会发生浇注失败、反应放热不均、空心聚合物微球分散不均、密度不均的情况。本发明试验中发现，通过加入部分脂环族二异氰酸酯，可以有效降低预聚物的反应速率，延长预聚体与扩链剂混合后的浇注窗口，反应放热更慢，因而使得抛光垫的空心聚合物微球均匀分布，密度与硬度等物理性能也更均匀，有利于提高抛光垫均匀性，降低抛光缺陷发生。

优选地，所述的大分子多元醇为聚醚型多元醇，包括聚氧化丙烯多元醇(PPG)、聚氧化乙烯多元醇(PEG)、聚四氢呋喃多元醇(PTMG)、聚三亚甲基醚多元醇、氧化乙烯-氧化丙烯共聚多元醇、四氢呋喃-氧化丙烯共聚多元醇、四氢呋喃-氧化乙烯共聚多元醇、四氢呋喃-新戊烷二醇共聚多元醇(PTXG)中的一种或多种；优选聚四氢呋喃多元醇，官能度为2-4，分子量为500-4000；优选分子量为650-3000，更优选分子量1000-2000。

聚醚多元醇有优异的动态力学性能、低温柔顺性、预聚物易加工性，同时其极好的耐水解性能十分适用在抛光层材料中，以避免抛光层在抛光时接触酸性与碱性溶液的工作环境因水解而发生性能下降。在聚醚多元醇中，聚四氢呋喃因分子结构柔顺，以其生产的聚氨酯拥有极佳的微相分离情况、极低的软段玻璃化转变温度、损耗因子及较高的模量与强度，更适应抛光垫的实际应用。

优选地，所述的扩链剂为芳香族二胺，包括3,3′二氯-4,4′-二苯基甲烷二胺(MOCA)、3,5-二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)、3,5-二乙基甲苯二胺(DETDA)、4,4′-亚甲基双(3-氯-2,6-二乙基苯胺)(M-CDEA)、4,4′-亚甲基双(2,6-二乙基)苯胺(M-DEA)、4,4′-亚甲基双(2,6-二异丙基)苯胺(M-DIPA)、4,4′-亚甲基双(2-甲基-6-二乙基苯胺)(M-MEA)、4,4′-亚甲基双(2-异丙基-6-甲基)苯胺(M-MIPA)、4,4′-亚甲基双(2-乙基苯胺)中的一种或多种。

芳香族二胺扩链剂在扩链后会产生极性较强地脲基，加上苯环本身带来的结构钢性，可以赋予聚氨酯材料较高的强度、模量及耐磨性能。其中3,3′二氯-4,4′-二苯基甲烷二胺(MOCA)因其结构中具有两个苯环，因此带来的性能提升更为显著，同时MOCA较低的反应速度十分适合芳香族异氰酸酯预聚物的扩链反应，因此MOCA也常用于配合TDI型预聚物。DMTDA制成的聚氨酯制品性能与MOCA相近，但常温下呈液态，更适合生产加工，且不存在潜在的致癌性，是MOCA的一种可选替代。二者在制备聚氨酯抛光层时，都可以赋予抛光垫良好的耐磨性和和动态力学性能，一定程度上增加抛光垫使用寿命。

优选地，所述添加剂中的中空聚合物微球是平均直径10-50微米的已膨胀中空聚合物微球，如诺力昂的

DE系列551DE40d42、461DE20d70、461DE40d60、461DET40d25、920DE40d30、920DET40d25。粒径合适的中空微球可以保证抛光层抛光效率，同时保持抛光缺陷在合理范围。

优选地，所述的异氰酸酯预聚物与扩链剂反应过程中，NH₂：NCO的化学计量比为80％-105％。当异氰酸酯预聚物与扩链剂反应时，异氰酸酯基团适当过量可以产生适量的缩二脲交联，有助于提高抛光层的强度和耐磨性能。

本发明的聚氨酯抛光垫抛光层可由公知的聚氨酯生产方式制造，包括浇注成型、熔融挤出成型、反应型挤出成型、反应注射成型等，考虑到成本、加工和产品性能，优选浇注成型。聚氨酯合成方式可以是预聚物法、一步法，但为了保证抛光层性能，优选预聚物法。生产时，先将大分子多元醇、二异氰酸酯和小分子二醇反应，制备异氰酸酯预聚物，再将添加剂、扩链剂加入异氰酸酯预聚物中高速混合均匀，然后将混合物导入预热的模具中凝胶化。最后将凝胶化后聚氨酯连同模具，一同置于加热环境下二次硫化，即得到聚氨酯抛光层。

本发明的原理：

将一种新型小分子二醇，替代聚氨酯抛光层配方中小分子二醇与部分二异氰酸酯，该新型小分子二醇具有和被替代小分子二醇与二异氰酸酯反应后相同结构式，但由于采用氨基与环碳酸酯开环反应合成该新型小分子二醇，因而该新型小分子二醇有可控、唯一且规整的结构。以此小分子二醇生产聚氨酯抛光层时，由于抛光层拥有更加紧凑的硬段结构，更规整的链段和更强的微相分离，因此拥有更低的软段玻璃化转变温度、更低的损耗因子，使得合成的抛光层抛光时产生更少内生热，减少温度变化对抛光性能影响，同时拥有随温度变化更少、更稳定的模量。且由于该小分子二醇可以在预聚物合成时，减少部分二异氰酸酯的加入，因此可以增加反应均匀性，减少反应放热，使得预聚反应更好控制，使预聚物生产的抛光层更均匀。

同时通过合理的其它原料选择及配方设计，进一步地保证所生产抛光垫抛光层的动态力学性能、模量稳定性、密度、硬度等物理性能。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明提供一种化学机械抛光垫的抛光层，该抛光层具有以下有益效果：

①所生产聚氨酯抛物垫抛光层有较低的软段玻璃化转变温度，因此模量变化平稳，这将使得抛光过程中抛光速率更稳定。

②抛光层的损耗因子较低，从而将使抛光过程内生热少，引起的温度变化更低，抛光时应力滞后更少。

③抛光层的密度更均匀，因而将使抛光过程的抛光行为会更稳定，缺陷更少。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步具体详细描述，但本发明的实施方式不限于此，对于未特别注明的工艺参数，可参照常规技术进行。

实施例所用材料：

TDI，2,4-甲苯二异氰酸酯，2,4-异构体质量分数99.0％，NCO质量分数≥48.0，拜耳材料科技股份有限公司。

HMDI，4,4′-二环己基甲烷二异氰酸酯，NCO质量分数31.8-32.1％，万华化学集团股份有限公司。

HMDA，4,4′-二环己基甲烷二胺，活泼氢当量52.5，万华化学集团股份有限公司。

XDI，间苯二亚甲基二异氰酸酯，NCO质量份数44.7％，日本三井化学株式会社。

间苯二甲胺，活泼氢当量34，日本三井化学株式会社。

PTMG分子量1000，聚四亚甲基醚二醇，牌号PolyTHF 1000，羟值106.9-118.1mgKOH/g，官能度2，巴斯夫股份公司。

MOCA，3,3′-二氯-4,4′-二苯基甲烷二胺，胺值7.4-7.6mmol/g，苏州市湘园特种精细化工有限公司。

461DE40d60，已膨胀聚合物空心微球，颗粒尺寸20-40微米，密度25±3kg/m³，荷兰阿克苏诺贝尔公司。

551DE40d42，已膨胀聚合物空心微球，颗粒尺寸25-55微米，密度42±4kg/m³，荷兰阿克苏诺贝尔公司。

461DE20d70，已膨胀聚合物空心微球，颗粒尺寸15-25微米，密度70±6kg/m³，荷兰阿克苏诺贝尔公司。

920DE40d30，已膨胀聚合物空心微球，颗粒尺寸35-55微米，密度30±3kg/m³，荷兰阿克苏诺贝尔公司。

一缩二乙二醇，纯度≥99％，中海壳牌石油化工有限公司。

抗氧剂1010，纯度≥98％，巴斯夫股份公司。

有机铋催化剂，BiCat 8118，铋含量≥16％，美国赛颇化学品公司。

其它试剂若未说明，均采购自安徽泽升科技有限公司。

实施例中当量指物质的量的当量，份数指质量份数。

实施例1

环碳酸酯1,3,6-三氧杂-2-环辛酮的合成：

取1当量一缩二乙二醇溶解在四氢呋喃中，配置成2.5wt％的一缩二乙醇溶液，加入4当量的氯甲酸戊酯中。将反应容器置换氮气并冷却至0℃，搅拌1小时。随后在1小时内缓慢滴加入4.2当量三乙胺，并在0℃下保持2小时，升温至室温，继续反应20小时。过滤其中的白色沉淀，浓缩滤液，得到无色至微黄透明油状液体，以乙醚作溶剂进行重结晶纯化，得白色固体，即1,3,6-三氧杂-2-环辛酮，其结构式如下：

小分子二醇A1的合成：

取1当量4,4′-二环己基甲烷二胺(HMDA)与2当量的1,3,6-三氧杂-2-环辛酮，溶解于适量二甲基亚砜中，配置成固含量为50wt％的混合溶液。在60℃下反应24小时，反应结束后，倒入水至沉淀不再增加，过滤，收集过滤固体产物。使用甲醇和乙醚的混合溶液重结晶纯化，得白色固体，即小分子二醇A1，结构如下：

取60份1000分子量的PTMG、13.5份小分子二醇A1、34份TDI和2.5份HMDI，在80℃下反应2小时，得到NCO％为8.9％的预聚物，真空脱泡备用。

取100份上述预聚物，加入2.8份聚合物空心微球551DE40d42、0.5份抗氧剂1010、0.1份有机铋催化剂，以3600rpm高速分散均匀，在-0.095MPa的真空度下脱泡。后加入116℃的27.2份MOCA，高速混合，将混合物浇注到80℃的模具中，凝胶化30分钟。后将混合物连同模具置于100℃下，硫化16小时，即得聚氨酯抛光层S1。

实施例2

小分子二醇A2的合成：

取1当量间苯二甲胺与2当量实施例1中的1,3,6-三氧杂-2-环辛酮，溶解于适量二甲基亚砜中，配置成固含量为50wt％的混合溶液。在60℃下反应24小时，反应结束后，倒入水至沉淀不再增加，过滤，收集过滤固体产物。使用甲醇和乙醚的混合溶液重结晶纯化，得白色固体，即小分子二醇A2，结构如下：

取60份1000分子量的PTMG、11.3份小分子二醇A2、30.7份XDI和7.2份HMDI，在80℃下反应2小时，得到NCO％为7.9％的预聚物，真空脱泡备用。

取100份上述预聚物，加入2.5份聚合物空心微球461DE40d60、0.5份抗氧剂1010、0.1份有机铋催化剂，以3600rpm高速分散均匀，在-0.095MPa的真空度下脱泡。后加入116℃的24份MOCA，高速混合，将混合物浇注到80℃的模具中，凝胶化30分钟。后将混合物连同模具置于100℃下，硫化16小时，即得聚氨酯抛光层S2。

实施例3

1,3-二氧杂-2-环庚酮的合成：

取1当量丁二醇溶解于含5wt％吡啶的二氯甲烷溶液中，配置成2wt％的丁二醇混合溶液，冷却至-20℃。将1.5当量的三光气溶解至二氯甲烷中，配置成6wt％的三光气溶液，缓慢加入丁二醇混合溶液中。滴加完毕后将反应升高至室温，继续反应1小时，后加入过量的氯化铵饱和溶液终止反应。用二氯甲烷萃取水相中产物，并以饱和食盐水洗涤油相。浓缩油相，得到无色至微黄透明油状液体，以乙醚作溶剂进行重结晶纯化，得白色固体，即1,3-二氧杂-2-环庚酮，结构式如下：

小分子二醇A3的合成：

取1当量4,4′-二环己基甲烷二胺(HMDA)与2当量的1,3-二氧杂-2-环庚酮，溶解于适量二甲基亚砜中，配置成固含量为50wt％的混合溶液。在60℃下反应24小时，反应结束后，倒入水至沉淀不再增加，过滤，收集过滤固体产物。使用甲醇和乙醚的混合溶液重结晶纯化，得白色固体，即小分子二醇A3，结构如下：

取60份1000分子量的PTMG、14.7份小分子二醇A3、35份TDI和3.2份HMDI，在80℃下反应2小时，得到NCO％为8.9％的预聚物，真空脱泡备用。

取100份上述预聚物，加入3份聚合物空心微球461DE20d70、0.5份抗氧剂1010、0.1份有机铋催化剂，以3600rpm高速分散均匀，在-0.095MPa的真空度下脱泡。后加入80℃的22份DMTDA，高速混合，将混合物浇注到80℃的模具中，凝胶化30分钟。后将混合物连同模具置于100℃下，硫化16小时，即得聚氨酯抛光层S3。

实施例4

小分子二醇A4的合成：

取1当量4,4′-二环己基甲烷二胺(HMDA)，在60℃下，缓慢加入2当量的碳酸乙烯酯中搅拌反应。1小时后，反应温度提高至100℃，继续反应4小时。反应结束后冷至室温，用乙腈洗涤产物，60℃下真空干燥除去溶剂及未反应物，得白色固体，即小分子二醇A4，结构如下：

取60份1000分子量的PTMG、12.5份小分子二醇A4、34份TDI和3.5份HMDI，在80℃下反应2小时，得到NCO％为8.9％的预聚物，真空脱泡备用。

取100份上述预聚物，加入2份聚合物空心微球920DE40d30、0.5份抗氧剂1010、0.1份有机铋催化剂，以3600rpm高速分散均匀，在-0.095MPa的真空度下脱泡。后加入116℃的27份MOCA，高速混合，将混合物浇注到80℃的模具中，凝胶化30分钟。后将混合物连同模具置于100℃下，硫化16小时，即得聚氨酯抛光层S4。

对比例1

与实施例1在化学组成上完全一致，但制备过程不使用小分子二醇A1，而是以一缩二乙二醇和HMDI替代，具体为：

取60份1000分子量的PTMG、6份一缩二乙二醇、34份TDI和10份HMDI，在80℃下反应2小时，得到NCO％为8.9％的预聚物，真空脱泡备用。

取100份上述预聚物，加入2.8份聚合物空心微球551DE40d42、0.5份抗氧剂1010、0.1份有机铋催化剂，以3600rpm高速分散均匀，在-0.095MPa的真空度下脱泡。后加入116℃的27.2份MOCA，高速混合，将混合物浇注到80℃的模具中，凝胶化30分钟。后将混合物连同模具置于100℃下，硫化16小时，即得聚氨酯抛光层C1。

对比例2

对比例2与实施例2在化学组成上完全一致，但制备过程不使用小分子二醇A2，而是以一缩二乙二醇和XDI替代，具体为：

取60份1000分子量的PTMG、6份一缩二乙二醇、36份XDI和7.2份HMDI，在80℃下反应2小时，得到NCO％为7.9％的预聚物，真空脱泡备用。

取100份上述预聚物，加入2.5份聚合物空心微球461DE40d60、0.5份抗氧剂1010、0.1份有机铋催化剂，以3600rpm高速分散均匀，在-0.095MPa的真空度下脱泡。后加入116℃的24份MOCA，高速混合，将混合物浇注到80℃的模具中，凝胶化30分钟。后将混合物连同模具置于100℃下，硫化16小时，即得聚氨酯抛光层C2。

聚氨酯抛光层性能检测结果如下表1：

表1

软段Tg及各温度下杨氏模量使用动态力学分析仪，分别根据标准ISO4664-3:2021及ISO 4664-1:2011进行测量，硬度根据标准ISO 48-4:2018进行测量。

如表1中所示，在产品化学结构完全相同的条件下，实施例1与对比例1对比、实施例2与对比例2对比，由于硬段更加规整、硬段的分子量更大，软硬段相分离更完全，软段的玻璃化转变温度更低，损耗因子更小。这将减少抛光过程的内生热、有利于抛光稳定性。同时，实施例1与2还有更均匀的密度，有利于减少抛光缺陷的产生。另外，实施例3、4与实施例1对比可知，使用含醚键的小分子二醇可以带来更好的动态力学性能，这可能与醚键具有比碳碳单键更好的柔顺性有关。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种聚氨酯抛光垫的抛光层，其特征在于，通过包括异氰酸酯预聚物、扩链剂和添加剂的原料反应制得，所述异氰酸酯预聚物是由异氰酸酯、大分子多元醇、小分子二醇反应所得的NCO含量为6wt％-10wt％的预聚物，所述添加剂包括中空聚合物微球；所述小分子二醇由二胺与环状碳酸酯反应所得；

所述小分子二醇的结构式为：

其中x是1～6中任意的数，y是1～4中任意的数。

2.根据权利要求1所述的抛光层，其特征在于，

所述二胺为芳香二胺或脂肪族二胺，包括异佛尔酮二胺(IPDA)、六亚甲基二胺(HDA)、五亚甲基二胺(PDA)、四亚甲基二胺(DBA)、二环己基甲烷二胺(HMDA)、1，4-环己烷二胺(CHDA)、三甲基-1，6-六亚甲基二胺(TMDA)、四甲基间苯二亚甲基二胺(TMXDA)、降冰片烷二胺(NBDA)、二甲基联苯二胺(TODA)、甲基环己烷二胺(HTDA)、间苯二亚甲基二胺(XDA)、1，3-环己烷二亚甲基二胺(HXDA)中的一种或多种；

所述环状碳酸酯的具有以下结构式：

其中R₃是碳原子数2～15的烷基或芳香基，或下列通式醚基：

其中x是1～6中任意的数，y是1～4中任意的数。

3.根据权利要求1或2所述的抛光层，其特征在于，

所述异氰酸酯预聚物：扩链剂：添加剂的质量比为100：10-40：0.5-5；其中，异氰酸酯预聚物的原料配比为：二异氰酸酯30wt％-60wt％，多元醇30wt％-60wt％以及小分子二醇5wt％-15wt％。

4.根据权利要求3所述的抛光层，其特征在于，所述异氰酸酯预聚物的原料配比为：二异氰酸酯30wt％-50wt％，多元醇40wt％-60wt％以及小分子二醇5wt％-10wt％。

5.根据权利要求3所述的抛光层，其特征在于，

所述的二异氰酸酯是脂肪族二异氰酸酯和芳香族二异氰酸酯按质量比100：5-40的混合物；所述芳香族二异氰酸酯为TDI、MDI、XDI、NDI、PPDI、TMXDI、TODI、DMMDI、中的一种或多种；所述脂环族二异氰酸酯为HMDI、IPDI、HXDI、CHDI、NBDI、HDI、PDI、TMDI、HTDI、中的一种或多种；

所述的大分子多元醇为聚醚型多元醇，官能度为2-4，分子量为500-4000；

所述的扩链剂为芳香族二胺包括3,3′二氯-4,4′-二苯基甲烷二胺(MOCA)、3,5-二甲硫基甲苯二胺(DMTDA)、3,5-二乙基甲苯二胺(DETDA)、4,4′-亚甲基双(3-氯-2,6-二乙基苯胺)(M-CDEA)、4,4′-亚甲基双(2,6-二乙基)苯胺(M-DEA)、4,4′-亚甲基双(2,6-二异丙基)苯胺(M-DIPA)、4,4′-亚甲基双(2-甲基-6-二乙基苯胺)(M-MEA)、4,4′-亚甲基双(2-异丙基-6-甲基)苯胺(M-MIPA)、4,4′-亚甲基双(2-乙基苯胺)中的一种或多种；

所述中空聚合物微球是平均直径10-50微米的已膨胀中空聚合物微球。

6.根据权利要求5所述的抛光层，其特征在于，所述脂肪族二异氰酸酯和芳香族二异氰酸酯的质量比为100：5-35；所述芳香族二异氰酸酯为TDI、MDI或XDI，所述脂环族二异氰酸酯为HMDI、CHDI、HXDI中的一种或多种的混合物；

所述的大分子多元醇包括聚氧化丙烯多元醇(PPG)、聚氧化乙烯多元醇(PEG)、聚四氢呋喃多元醇(PTMG)、聚三亚甲基醚多元醇、氧化乙烯-氧化丙烯共聚多元醇、四氢呋喃-氧化丙烯共聚多元醇、四氢呋喃-氧化乙烯共聚多元醇、四氢呋喃-新戊烷二醇共聚多元醇(PTXG)中的一种或多种；

所述中空聚合物微球为诺力昂的

DE系列551DE40d42、461DE20d70、461DE40d60、461DET40d25、920DE40d30、920DET40d25。

7.根据权利要求6所述的抛光层，其特征在于，所述的大分子多元醇为聚四氢呋喃多元醇，其分子量为650-3000。

8.根据权利要求1或2所述的抛光层，其特征在于，所述添加剂还包括催化剂、发泡剂、稳定剂、抗氧剂、染料、防静电剂、表面活性剂中的一种或两种以上。

9.根据权利要求1或2所述的抛光层，其特征在于，所述的异氰酸酯预聚物与扩链剂反应过程中，NH₂：NCO的化学计量比为80％-105％。

10.权利要求1～9任意一项所述抛光层在化学机械抛光垫中的应用。